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破解岩石密码的人

2010年08月20日  来源:神州学人 
  

 

文/刘江  图/余晓
  莫宣学,中国地质大学(北京)教授。1960年毕业于北京地质学院(现中国地质大学)地质系。现任经济地质学家学会副主席(主管亚洲地区)。
  在岩浆热力学基础研究领域开展了创新性实验研究,为建立岩浆演化综合热力学模型发挥了关键作用。长期研究青藏高原构造-岩浆作用,应用“岩石探针”的思路与方法,在揭示印度-亚洲大陆碰撞时间、青藏高原巨厚陆壳成因与增厚机制、深部壳幔物质运移方面,取得了较系统的新成果。为了国家对矿产的急需,长期致力于金沙江-澜沧江-怒江特提斯成矿域岩浆作用与成矿关系的研究,提出“两套成矿系统、三大控矿要素”的理论概括及具体找矿方向,为开拓西南“三江”国家级矿产资源新基地作出了贡献。2005年获国家科技进步奖一等奖。2009年当选为中国科学院院士。
  跟很多中国地质大学的人一样,他大半辈子都学习、生活在这里;跟很多从这里走出的科学家一样,他以前没有接受过关于对自己的采访;在过去的35年间,他累计有73个月在野外工作,其中近97%的时间在青藏高原和“三江”地区。
  2009年12月,中国地质大学(北京)的莫宣学教授当选为中国科学院院士。至此,莫宣学的地学之路已经走了56个年头,他与母校地质大学相伴同行了53个春秋。莫宣学也是中国地质大学的学生中走出的第25位院士。他说,自己半个多世纪的教学和科研工作,一直与岩石紧紧联系在一起。看似没有生命的岩石,在他的眼中是凝聚亿万年自然信息“密码”的“信使”,而他的地学人生中很重要的一项任务就是破解岩石身上的“密码”,进而探索地球深部及构造运动过程的“秘密”。
  
踏歌起航
  1953年,15岁的莫宣学以优异的成绩完成了初中学业,此时的他面临着人生的第一次选择。在老师的指点和家人的支持下,他怀着“学地质去找矿”的志愿,也考虑到家庭经济条件,他和一位最要好的同学一起报考了南京地质学校。
  1953年,一首叫做《勘探队员之歌》的歌曲响彻全国,它和两年后公映的反映地质工作者在祁连山找矿的纪录片《深山探宝》及其主题曲《把青春献给祖国》对于年轻的莫宣学来说,是一种巨大的精神感召。
  “向科学进军”是新中国科技事业进步的一个里程碑。在提出这个口号的1956年,南京地质学校保送150名毕业生到大学学习,成绩优秀的莫宣学名列其中,成为进入北京地质学院的50名学生之一,开始了自己的大学生活。
  繁忙充实的大学阶段,对于莫宣学来说,是一个积累知识、培养能力、历练身心的重要阶段。
  早在读初中时,莫宣学就读过一篇报道,介绍一位留学美国的青年女地质学家,在以优异的成绩获得博士学位后,被推荐到加利福尼亚大学伯克利分校工作,担任岩石学权威特涅尔教授的科研助理。但当她得知新中国成立的消息,便毅然下定决心回国参加祖国建设。她谢绝了老师的挽留、冲破了美国当局的阻挠,同华罗庚、涂光炽、邓稼先、张炳熹、叶笃正等学者一起漂洋过海,历时1个月,于1950年10月回到祖国,成为新中国成立后最早回国的学者之一。这篇报道对莫宣学的影响很大。
  如果说,一个人能影响另一个人一生,那种影响力一定非常大;如果说,能在一个甚至一批大科学家的影响下,沿着一个目标走一生,并且最终也成为一名优秀的科学家,那么,这个受到影响的人无疑是非常幸运的。莫宣学就是这样一个幸运的人。当时的他没想到,自己在几年后会成为报道中的那个地质学家的学生,在她和一大批前辈学者的引领下走向地学圣殿。那位优秀的女地质学家是—— 池际尚院士。
  

莫宣学(左二)在勘探现场。


名师引领
  在莫宣学看来,自己在大学的收获不仅是学到了专业知识,更重要的是在一批名师的引领下,学到了观察问题、发现问题、分析问题和解决问题的能力,锻炼了在科学上不怕困难的毅力。1957年,他与同学们跟随游振东老师去五台山实习。大家去看一个岩石露头,同学们看三五分钟就觉得没什么可看了,但游老师在这个点上却用放大镜看了20多分钟。同学们不理解,“真有那么多东西可看吗?”就在那次考察中,其实有一个很重要的发现——五台群和滹沱群之间的不整合。回校后,马杏垣先生问:“你们这次出野外有什么发现没有?”莫宣学说:“没什么大发现,就是看见了一个不整合。”马先生说:”那可是大发现呀!它代表一次非常重要的构造运动。”这使莫宣学逐渐明白了,知识积累不够,不仅不能有所发现,重要的现象可能视而不见,即便见到了,也认识不到它的价值。这种认识,后来成为他努力学习,如饥似渴地积累知识的动力。
  1960年,莫宣学大学毕业后留校当助教。他进一步体会到,前辈大师对他和其他年轻同事的培养和影响,不仅通过“言传”,更通过“身教”。在岩石教研室,他有了更多的直接受池际尚先生教育的机会,亲身感受到池先生的高尚道德情操和人格魅力。
  更让莫宣学感动的是,当他1981年赴美国做访问学者时,代表池先生去看望她的老师、著名岩石学家特涅尔时的情景。特涅尔见到莫宣学非常高兴。他告诉莫宣学,池先生当年与他共事时完成了非常优秀的研究成果,发表了数篇开拓性的论文。池际尚回国前特涅尔曾真诚地挽留过她,他对池际尚说:“科学是没有国界的,我是新西兰人,不也是在这里搞科学吗?科学成就是可以服务于全世界的。”而池际尚对特涅尔说:“我出来留学,就是因为我们国家太弱太穷了,就是想把它建设富强。现在既然新中国已经成立了,我应该回去工作,国家需要我。”特涅尔老人激动地说,没想到这一分别就是30多年,到今天才有她的音讯!接着他从书柜内拿出了池际尚先生当年绘制的图件和手稿给莫宣学看……特涅尔把当年的图稿一直保留了30多年!
  “我们的工作起码应该经得起20年的检验!”——池际尚老师的话深深镌刻在莫宣学的心里,他也是这样教育学生的。“多干实事!”是莫宣学经常说的一句话,他始终教导青年教师和学生,要脚踏实地地夯实基础;要始终瞄准国际前沿,不断培养创造性思维,积累广博的知识;加强团结协作,发挥团队力量,促进全面发展。
  莫宣学说,浮躁情绪是科学的大敌,也是青年人成长的大敌。切忌浮躁,相信功到自然成。他说,上世纪五六十年代,学校的助教都很认真。他回忆自己做助教带实验课时,事先要做大量的准备工作,把全班上课时所需的薄片都仔细看一遍,写出详细的教案,准备让学生看什么、自己讲什么、学生可能问什么、这堂课的要点和难点是什么……都要仔细研究,写入教案,所以每堂课都有很厚的教案。
  “带实验课的老师半张纸就上讲台是不行的。”莫宣学鼓励和安排博士生、硕士生通过一个地区或一个重要科学问题的深入踏实研究来完成自己的学位论文;不赞成夸夸其谈,华而不实。他安排和指导侯增谦通过对四川呷村矿床和义敦岛弧的岩浆-构造-成矿的扎实研究,写出了优秀的博士学位论文,取得了关于“张性岩浆弧”及其成矿规律的创新成果。侯增谦毕业后继续奋发努力,刻苦钻研,不断增长知识与才干,成为国家“973”项目首席科学家、国内颇有名气的年轻岩石学与矿床学家,现在担任中国地质科学院地质研究所所长。
  


主攻“岩浆”
  在恩师池际尚的推荐下,1981年,莫宣学来到了池先生30多年前曾经工作过的美国加利福尼亚大学伯克利分校和著名的劳伦斯伯克利实验室,跟随著名岩石学家卡麦克尔主攻岩浆热力学。“我们这些在这里工作学习的中国人都很刻苦,星期天基本上都不休息。”莫宣学回忆说。
  开始做岩浆热力学实验一个月后,莫宣学成功地测出了第一个数据。卡麦克尔非常高兴,因为这个数据是以前一直没能测出来的。
  1981年,莫宣学突破了实验的难题,完成了国际上第一个含Fe2O3多元硅酸盐熔体中主要组分偏摩尔体积及岩浆氧逸度对压力的依赖的实验。1982年,他与卡麦克尔在国际刊物上发表了该成果的论文,首次提出了计算任意压力下岩浆氧逸度的公式、含Fe2O3熔体密度预测模型及不同类型岩浆的P-T-αSiO2-fO2关系图解,为建立岩浆演化综合热力学模型发挥了关键作用,对岩浆成矿作用和行星演化研究有重要科学意义。美国的两份国家报告都把该成果列为熔体热力学的重要新进展。该成果被用于诸多领域,至今被各种国际著名杂志他引超过百余次。
  
“三江”突破
  莫宣学说:“我们的科学研究可以简单地概括为‘岩浆—构造—成矿’。也就是以岩浆作用的理论和实验研究为基础,向两个方向延伸:一是地球动力学,就是将岩浆岩及其所携带的深源岩石包体当作探究地球深部的‘探针’和‘窗口’,以及大地构造事件的记录;二是成矿,就是研究岩浆作用与成矿作用的内在联系,寻求规律,服务于国家建设对矿产资源的需求。”
  从“七五”国家设立科技攻关项目研究西南“三江”的成矿规律与矿产潜力开始,莫宣学及其研究团队就一直奋战在“三江”特提斯成矿域岩浆作用与成矿关系的研究领域。
  1985年,他们先到了川西白玉县的呷村大型铅锌矿,其大地构造位置属于义敦—中甸三叠纪岩浆弧的南段,被称为“义敦岛弧”。岛弧是大洋板块俯冲所形成的一种大地构造单元。在同当地地质勘探队座谈时,有人向他们提出两个问题:一是在义敦岛弧上,什么地方还能找到呷村式的矿床?二是除了义敦岛弧,还能不能在“三江”其他地方找到这类矿床?这两个非常实际的找矿问题便深深地记在莫宣学心中。
  研究发现,“义敦岛弧”为“张性弧”,在两个安山岩弧之间存在着一个以发育“双峰式”火成岩为特征的弧间裂谷带,这个弧间裂谷带由一系列封闭到半封闭的深水盆地构成,呷村矿床就位于这个张性弧的弧间裂谷里的一个盆地中。于是,他们提出了“张性弧—弧间裂谷—封闭与半封闭深水盆地”的找矿模型,并建议在义敦岛弧的弧间裂谷带内寻找新的火山成因块状硫化物矿床型银铅锌矿床。四川地勘部门采纳了建议,在呷村矿床以北的赠科地区打出了巨厚的铅锌矿体,取得了赠科大中型矿床的重要找矿突破。
  进一步的研究发现,在义敦—中甸岩浆弧的南段是一个由较缓倾角俯冲形成的压性弧。他们推断,这里具有形成大型斑岩铜矿的远景。事实再次证明了科学的力量——云南地勘部门在该地区探获普朗特大型斑岩铜矿,目前控制铜资源量大于500万吨!
  莫宣学及其研究集体在“三江”地区坚持长期研究,从理论上提出了“三江”地区具有两套成矿系统叠加,受壳幔地球化学不均一性、特提斯事件、印度—亚洲碰撞事件三大要素控制的理论概括,并指出了具体的找矿方向。勘查部门认为“为‘三江’矿产勘查的战略部署提供了重要依据”,“对‘三江’地区的基础地质和矿产勘查有长远影响”。莫宣学获得了2005年国家科技进步奖一等奖、湖北省自然科学奖一等奖等科技奖励,被选为经济地质学家学会负责亚洲工作的副主席。
  
情系高原
  在莫宣学的科学贡献中,青藏高原研究无疑是其中笔墨最重的部分。莫宣学和他的研究团队一起,运用“岩石探针”的理论与方法,对青藏高原构造-岩浆作用进行了长期系统地研究,对印度与亚洲大陆碰撞时限、青藏巨厚地壳的成因、青藏高原深部物质的运动等重要科学问题做了较系统的探索。国际上对印-亚大陆起始碰撞时间的认识存在很大差异,从70百万年到35百万年的认识都有。莫宣学通过对西藏境内1500公里长碰撞带内存在的多种地质事实的长期研究,结合其他学科的研究成果,提出印度-亚洲大陆碰撞起始于65百万年左右的新认识,进而建立了青藏高原构造-岩浆事件的系统时空格架,受到国内外的关注。青藏高原双倍于正常厚度的巨厚地壳的成因是青藏高原研究中最重要的科学问题之一。莫宣学通过长期研究提出“两类地壳、两种机制”的认识。提出在青藏高原存在“两类地壳”,新生地壳与再循环地壳,认为高原巨厚地壳是通过“两种机制”,即构造挤压增厚机制和地幔物质注入机制形成及增厚的,并估算了两种机制的贡献率,指出碰撞以来的主要加厚期在50~25百万年之间。以往文献中对后一种机制、特别是其定量研究涉及甚少。此外还揭示出青藏高原碰撞火山活动显示出随时向周边、特别是向东迁移的趋势,结合地球物理资料,推测可能暗示高原深部壳-幔物质的横向流动。至2008年初,他所发表的论文被SCI检索刊物他引929次,其中关于青藏高原方面的研究论文被他引600多次。
  半个多世纪以来,莫宣学一直在地质科学的道路上求索,至今仍在耕耘不辍。他认为科学之路就像接力赛,每个人都以前人打下的基础为起点,必须尊重前人的成果;但每个人又必须尽可能完美地跑完自己这一棒,做出自己的新贡献。如此一代又一代的不懈奋斗,才推动了科学技术的不断进步。



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